KR20170061234A - Controlling apparatus for motor and method thereof - Google Patents

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KR20170061234A
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이건호
권윤기
이무영
이정경
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학교법인 두원학원
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements

Abstract

본 발명은 전동기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전동기 제어 장치를 이용한 전동기 제어 방법에 있어서, 전동기 제어 방법은 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가하는 단계, 상기 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자의 움직임이 가장 큰 위치를 선택하는 단계, 상기 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 단계, 상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단하는 단계, 그리고 상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 상기 전동기를 센서리스 제어하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 2단계의 강제 정렬을 통하여 전동기의 회전자 초기 위치를 추정하게 되므로, 기존의 1단계 강제 정렬 방식에 비해 기동 특성이 크게 향상된다. 또한, 기존 강제 정렬 방식에 비해 적은 전력을 사용하여 회전자를 정렬할 수 있으므로 전력 효율을 향상시킬 수 있으며, 정렬 시 소음 및 진동 발생을 저감할 수 있다.The present invention relates to an electric motor control apparatus and a method thereof.
According to the present invention, there is provided an electric motor control method using an electric motor controller, wherein the electric motor control method comprises the steps of: applying a first current to at least one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of a cylinder of the electric motor Selecting a position at which the rotor moves most of the positions where the first current is applied, applying a second current to the selected position to align the rotor with the selected position, Determining whether the rotor is aligned at a selected position, and sensorlessly controlling the motor when it is determined that the rotor is aligned at the selected position.
As described above, according to the present invention, since the initial position of the rotor of the motor is estimated through the two-step forced alignment, the starting characteristic is greatly improved as compared with the conventional one-step forced alignment method. In addition, since the rotor can be aligned using less power than the conventional forced alignment method, the power efficiency can be improved, and noise and vibration occurrence during alignment can be reduced.

Description

전동기 제어 장치 및 그 방법{CONTROLLING APPARATUS FOR MOTOR AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electric motor control apparatus,

본 발명은 전동기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동기의 센서리스 제어 시 2단의 강제 정렬 단계를 통해 회전자의 초기 위치를 검출하는 전동기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric motor controller and a method thereof, and more particularly, to an electric motor controller and a method thereof for detecting an initial position of a rotor through two-stage forced aligning in sensorless control of an electric motor.

자동차 공조 장치의 압축기는 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 액체냉매로 변환하는 장치로서 자동차 에어컨 시스템에서 중요한 역할을 한다. 기존에는 압축기를 엔진과 연결함으로써 압축기의 동력을 얻는 기계식 압축기가 사용되었으나, 이러한 경우 저속주행 등에서는 동력을 얻을 수 없어 에어컨 시스템의 작동이 원활하지 않게 되므로 최근에는 전동식 압축기를 사용하고 있다.BACKGROUND ART A compressor of an automotive air conditioner is an apparatus for converting a low-temperature low-pressure gas refrigerant into a high-temperature high-pressure liquid refrigerant and plays an important role in an automotive air conditioning system. Conventionally, a mechanical compressor is used to obtain the power of the compressor by connecting the compressor to the engine. However, in this case, since the power can not be obtained at low speed driving, the operation of the air conditioning system is not smooth.

자동차의 전동식 압축기는 표면부착형 영구자석 동기전동기(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor, SPMSM)나 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanet Magnet Synchronous Motor, IPMSM)와 같이 큰 출력을 낼 수 있는 영구자석 동기전동기가 주로 사용되는데, 이러한 영구자석 동기전동기를 제어하기 위해서는 회전자의 위치 정보가 반드시 필요하다.BACKGROUND ART An electric compressor of an automobile is a permanent magnet synchronous motor capable of generating a large output such as a surface-mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM) or an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) The position information of the rotor is indispensable to control the permanent magnet synchronous motor.

전동기 회전자의 위치를 검출하는 방법으로 엔코더, 레졸버, 홀센서와 같은 위치 센서를 이용하는 센서 방식의 제어와 위치 센서를 사용하지 않는 센서리스 방식이 있으나, 센서 방식의 경우 위치 센서의 가격, 부피 및 센서 고장에 의한 오작동 등에 따른 문제점으로 인하여 최근에는 센서리스 방식을 이용하여 회전자의 위치를 검출하고 있다.There are sensor type control methods using position sensors such as encoders, resolvers, and Hall sensors and sensorless methods that do not use position sensors in the method of detecting the position of the motor rotor. However, in the case of sensor type, And a malfunction due to a sensor failure. Recently, the position of a rotor is detected using a sensorless method.

센서리스 방식은 전동기의 고정자에 전류를 인가하여 전동기 회전자를 특정 위치에 강제 정렬함으로써 회전자의 위치를 추정한다. 그리고 전동 압축기는 추정된 회전자의 위치를 기반으로 전동기의 기동을 제어한다. The sensorless method estimates the position of the rotor by applying current to the stator of the motor and forcing the motor rotor to a specific position. The motor compressor controls the starting of the motor based on the estimated position of the rotor.

하지만 전동 압축기의 특성상 고부하 조건에서 전동기를 기동해야 하는 경우가 발생하며, 이때 회전자의 강제 정렬을 위해 큰 전류를 인가해야 하므로 전력 효율이 떨어진다. 또한 큰 전류를 인가하여 회전자를 정렬한다고 하더라도, 회전자의 초기 위치가 정확히 정렬되지 않는 경우가 발생하여 전동 압축기의 기동성을 저하시키기도 한다.However, due to the nature of motor compressors, it is necessary to start the motor under high load conditions. In this case, the power efficiency is low because a large current is applied for forced alignment of the rotor. Also, even if the rotor is aligned by applying a large current, the initial position of the rotor may not be accurately aligned, which may lower the maneuverability of the motor-driven compressor.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2014-0136170호(2014.11.28공개)에 개시되어 있다.The technology that becomes the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0136170 (published Nov. 21, 2014).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전동기의 센서리스 제어 시 2단의 강제 정렬 단계를 통해 회전자의 초기 위치를 검출하는 전동기 제어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an electric motor control apparatus and method for detecting an initial position of a rotor through two-stage forced aligning in sensorless control of an electric motor.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면 전동기 제어 장치를 이용한 전동기 제어 방법에 있어서, 전동기 제어 방법은 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가하는 단계, 상기 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자의 움직임이 가장 큰 위치를 선택하는 단계, 상기 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 단계, 상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단하는 단계, 그리고 상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 상기 전동기를 센서리스 제어하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling an electric motor using an electric motor controller, the method comprising: controlling at least one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of a cylinder of the electric motor; Applying a second current to the selected position to apply the first current to the selected position; applying a first current to the selected position; Determining whether the rotor is aligned at the selected position, and controlling the motorless sensor when it is determined that the rotor is aligned at the selected position.

상기 제1 전류는, d상 또는 q상의 제1 전류를 포함할 수 있다.The first current may comprise a d-phase or q-phase first current.

상기 제2 전류는, d상 및 q상의 제2 전류를 포함하며, 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 단계는, 상기 d상 및 q상의 제2 전류를 상기 선택된 위치에 순차적으로 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시킬 수 있다.Wherein the second current comprises a second current in a d phase and a q phase, and aligning the rotor to the selected position comprises sequentially applying a second current in the d phase and the q phase to the selected position, The rotor can be aligned to the selected position.

상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되지 않았다고 판단된 경우, 상기 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 d상, q상, -d상 및 -q상의 제3 전류를 인가하여 상기 제3 전류가 인가된 위치에 상기 회전자를 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다.When the rotor is determined not to be aligned at the selected position, a third current is applied in phases d, q, d, and -q at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the motor, And aligning the rotor at an applied position.

상기 제3 전류는, 상기 제2 전류보다 크기가 크거나, 상기 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 인가될 때마다 기 설정된 값에 따라 단계적으로 크기가 상승할 수 있다.The third current may be larger in magnitude than the second current or gradually increased in accordance with a predetermined value whenever the motor is applied at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the motor.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어 장치는 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가하는 인가부, 상기 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자의 움직임이 가장 큰 위치를 선택하는 선택부, 상기 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 정렬부, 상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단하는 판단부, 그리고 상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 상기 전동기를 센서리스 제어하는 제어부를 포함한다.An electric motor control apparatus according to another embodiment of the present invention includes an application unit for applying a first current to at least one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of a cylinder of an electric motor, A selection unit for selecting a position where the movement of the rotor is largest among the applied positions, an alignment unit for aligning the rotor at the selected position by applying a second current to the selected position, And a controller for performing sensorless control of the motor when it is determined that the rotor is aligned at the selected position.

이와 같이 본 발명에 따르면, 2단계의 강제 정렬을 통하여 전동기의 회전자 초기 위치를 추정하게 되므로, 기존의 1단계 강제 정렬 방식에 비해 기동 특성이 크게 향상된다. 또한, 기존 강제 정렬 방식에 비해 적은 전력을 사용하여 회전자를 정렬할 수 있으므로 전력 효율을 향상시킬 수 있으며, 정렬 시 소음 및 진동 발생을 저감할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the initial position of the rotor of the motor is estimated through the two-step forced alignment, the starting characteristic is greatly improved as compared with the conventional one-step forced alignment method. In addition, since the rotor can be aligned using less power than the conventional forced alignment method, the power efficiency can be improved, and noise and vibration occurrence during alignment can be reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자가 정렬된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a configuration diagram of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of an electric motor control method according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating an electric motor drive system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining the alignment process of the rotor according to the embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a state where the rotor is aligned according to the embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

우선, 도 1을 통해 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 장치(100)의 구성에 대하여 살펴본다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 장치의 구성도이다.First, the configuration of a motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 is a configuration diagram of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 보는 바와 같이, 전동기 제어 장치(100)는 인가부(110), 선택부(120), 정렬부(130), 판단부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.1, the motor control apparatus 100 includes an application unit 110, a selection unit 120, an alignment unit 130, a determination unit 140, and a control unit 150. As shown in FIG.

먼저, 인가부(110)는 전동기(300)의 원통(310)의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가한다. 이때, 제1 전류는 d축 또는 q축의 제1 전류를 포함한다.First, the application unit 110 applies a first current to at least any one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder 310 of the electric motor 300. At this time, the first current includes the d-axis or the q-axis first current.

다음으로, 선택부(120)는 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자(320)의 움직임이 가장 큰 위치를 선택한다. 또한, 선택부(120)는 제1 전류가 인가된 위치가 복수인 경우, 복수의 위치 중 하나를 선택할 수 있을 뿐만 아니라 복수의 위치 중 1개 이상의 위치를 선택할 수도 있다. 1개 이상의 위치를 선택하는 경우, 선택부(120)는 기 설정된 값 이상의 움직임이 나타나는 위치를 선택할 수 있다. Next, the selection unit 120 selects a position where the movement of the rotor 320 is largest among the positions where the first current is applied. In addition, when the plurality of positions to which the first current is applied are selected, the selecting unit 120 may select one of the plurality of positions as well as select one of the plurality of positions. When one or more positions are selected, the selection unit 120 can select a position at which a motion above a preset value appears.

그러면, 정렬부(130)는 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 회전자(320)를 선택된 위치에 정렬시킨다. The aligner 130 then applies a second current to the selected position to align the rotor 320 with the selected position.

이때, 제2 전류는 d축 및 q축의 제2 전류를 포함하며, 정렬부(130)는 d축 및 q축의 제2 전류를 선택부(120)에 의해 선택된 위치에 순차적으로 인가하여 회전자(320)를 선택된 위치에 정렬시킬 수 있다. In this case, the second current includes a second current of the d axis and the q axis, and the aligning unit 130 sequentially applies the second current of the d axis and the q axis to the selected position by the selecting unit 120, 320 in the selected position.

예를 들어, 정렬부(130)는 d축에서 q축 또는 q축에서 d축의 순서로 제2 전류를 선택된 위치에 순차적으로 인가하여 회전자(320)를 정렬시킬 수 있다.For example, the aligner 130 may sequentially apply the second current to the selected position in the order of the q-axis in the d-axis or the q-axis to the d-axis to align the rotor 320.

그리고, 정렬부(130)는 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되지 않았다고 판단부(140)에 의해 판단된 경우, 전동기(300)의 원통(310)의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 d축, q축, -d축 및 -q축의 제3 전류를 인가하여 제3 전류가 인가된 위치에 회전자(320)를 정렬시킬 수 있다.If the determination unit 140 determines that the rotor 320 is not aligned at the selected position, the alignment unit 130 may be rotated at an interval of 90 degrees from the predetermined position of the cylinder 310 of the electric motor 300, Axis, the -q axis, the -d axis, and the -q axis to apply the third current to align the rotor 320 at the position where the third current is applied.

이때, 제3 전류는 제2 전류보다 크기가 크거나, 전동기(300)의 원통(310)의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 인가될 때마다 기 설정된 값에 따라 단계적으로 크기가 상승될 수 있다.At this time, the third current may be larger in magnitude than the second current, or may be gradually increased in accordance with a preset value every time when the third current is applied at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder 310 of the electric motor 300 .

그리고, 판단부(140)는 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단한다. 이때, 판단부(140)는 고주파 신호를 전동기에 주입함으로써 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단할 수 있다.Then, the determination unit 140 determines whether the rotor 320 is aligned at the selected position. At this time, the determination unit 140 can determine whether the rotor 320 is aligned at the selected position by injecting the high-frequency signal into the electric motor.

다음으로, 제어부(150)는 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 전동기를 센서리스 제어한다. Next, the control unit 150 When the rotor 320 is determined to be aligned at the selected position, the motor is subjected to sensorless control.

이하에서는 도 2 내지 도 5를 통해 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 방법에 대하여 살펴본다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 방법의 순서도이다.Hereinafter, a motor control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 through FIG. 2 is a flowchart of an electric motor control method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 전동기 제어 장치(100)는 전동기(300)의 원통(310)의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가한다(S210). 즉, 전동기 제어 장치(100)는 인버터(200)를 제어하여 전동기(300)의 원통(310)에 제1 전류를 인가하게 되는데, 이에 대해 도 3을 통해 구체적으로 살펴보도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동 시스템을 나타낸 도면이다.First, the motor control apparatus 100 applies a first current to at least one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder 310 of the electric motor 300 (S210). That is, the motor control apparatus 100 controls the inverter 200 to apply the first current to the cylinder 310 of the electric motor 300, which will be described in detail with reference to FIG. 3 is a view illustrating an electric motor drive system according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 3의 전동기 구동 시스템은 영구 자석 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)의 구동 시스템을 나타낸 것으로서, 전동기 구동 시스템은 인버터(200)와 전동기를 포함하며, 전동기는 원통(310), 회전자(320), 고정자 권선(330) 및 고정자(340)을 포함한다. 3 shows a drive system of a permanent magnet synchronous motor (PMSM). The motor drive system includes an inverter 200 and an electric motor. The electric motor includes a cylinder 310, An electron 320, a stator winding 330, and a stator 340.

전동기 구동 시스템은 외부로부터 인버터(200)에 전압(Vdc)이 인가되고, 인버터(200)는 3상으로 연결된 고정자 권선(330)을 통해 전동기에 전압이나 전류를 인가하게 된다. 이때, 고정자 권선(330)을 통해 전동기(300)에 제공되는 전류는 전동기(300)의 고정자(340)에 전류를 인가함으로써, 특정한 위치에 자계축을 형성하게 된다. In the motor drive system, a voltage V dc is applied to the inverter 200 from the outside, and the inverter 200 applies voltage or current to the motor through the stator winding 330 connected in three phases. At this time, current supplied to the motor 300 through the stator winding 330 applies a current to the stator 340 of the motor 300 to form a magnetic axis at a specific position.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 전류는 전동기(300)의 고정자 권선(330)에 인가되어 d축 또는 q축의 자계축을 형성하게 되는 전류를 의미하며, d축의 자계축을 형성하게 되는 제1 전류를 d축의 제1 전류, q축의 자계축을 형성하게 되는 제1 전류를 q축의 제1 전류라 한다. According to the embodiment of the present invention, the first current means a current which is applied to the stator winding 330 of the motor 300 to form the d-axis or q-axis magnetic axis, and the d- 1 current is referred to as a first current in the d-axis, and a first current that forms a magnetic axis in the q-axis is referred to as a q-axis first current.

예를 들어, 도 3의 a지점을 원통(310)의 기 설정된 위치라고 가정하면, 전동기 제어 장치(100)는 a로부터 90도 간격으로 b, c, d 지점에 제1 전류를 인가하게 된다. 이로 인해, 원통(310)의 a 내지 d 지점은 인가된 제1 전류에 의해 d축 또는 q축의 자계축이 형성된다. 구체적으로 c 지점에 d축 제1 전류가 인가되어 d축의 자계축이 형성되는 경우, c 지점에서 회전자(320)에 가까운 방향은 S극, 회전자(320)에서 먼 방향은 N극으로 하여 자계축이 형성된다.For example, assuming that the point a in FIG. 3 is a predetermined position of the cylinder 310, the motor control apparatus 100 applies the first current to points b, c, and d at intervals of 90 degrees from a. Due to this, the d-axis or q-axis magnetic axis is formed by the applied first current at points a to d of the cylinder 310. Specifically, when the d-axis first current is applied to the point c and the magnetic axis of the d-axis is formed, the S pole near the rotor 320 at the point c and the N pole far from the rotor 320 And a magnetic axis is formed.

S210단계에서 제1 전류가 인가된 다음, 전동기 제어 장치(100)는 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자(320)의 움직임이 가장 큰 위치를 선택한다(S220).After the first current is applied in step S210, the motor controller 100 selects a position where the movement of the rotor 320 is largest among the positions where the first current is applied (S220).

예를 들어, 도 3에서와 같이 회전자(320)가 위치한 경우, b 지점에 인가된 d축의 제1 전류나 a 지점에 인가된 q축의 제1 전류가 형성한 고정자(340)의 자계축이 회전자(320)의 자속축과 가장 인접하므로 회전자(320)의 움직임이 가장 크게 나타날 수 있다.For example, when the rotor 320 is positioned as shown in FIG. 3, a first current of the d-axis applied to the point b or a magnetic axis of the stator 340 formed by the first current of the q- Since the rotor 320 is closest to the magnetic flux axis of the rotor 320, the movement of the rotor 320 can be maximized.

한편, 전동기 제어 장치(100)는 제1 전류가 인가된 위치가 복수인 경우, 움직임이 가장 큰 위치를 하나 이상을 선택할 수도 있다. 예를 들어, 전동기 제어 장치(100)는 전동기(300)의 회전자(320)의 움직임이 기 설정된 크기 이상으로 움직이는 위치들을 기동성이 좋은 것으로 판단하여 선택할 수 있다.On the other hand, when the first current is applied to a plurality of positions, the motor control apparatus 100 may select one or more positions having the greatest movement. For example, the motor control apparatus 100 can determine positions where the movement of the rotor 320 of the electric motor 300 moves by more than a predetermined magnitude, and determine the positions of the electric motors 300 as having good maneuverability.

다음으로, 전동기 제어 장치(100)는 S220 단계에서 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 회전자(320)를 선택된 위치에 정렬시킨다(S230). 이때, 제2 전류는 d축 및 q축의 제2 전류를 포함할 수 있다.Next, the motor control apparatus 100 applies the second current to the selected position in step S220 to align the rotor 320 with the selected position (S230). At this time, the second current may include the d-axis and the q-axis second current.

여기서, 제2 전류는 전동기(300)의 고정자 권선(330)에 인가되어 d축 또는 q축의 자계축을 형성하게 되는 전류를 의미하고, d축의 자계축을 형성하게 되는 제2 전류를 d축의 제2 전류, q축의 자계축을 형성하게 되는 제2 전류를 q축의 제2 전류라 한다. Here, the second current means a current which is applied to the stator winding 330 of the motor 300 to form the d-axis or q-axis magnetic axis, and the second current that forms the d-axis magnetic axis is the d- 2 current, and the second current that forms the magnetic axis of the q-axis is referred to as a q-axis second current.

또한, 전동기 제어 장치(100)는 d축 및 q축의 제2 전류를 선택된 위치에 순차적으로 인가하여 회전자(320)를 선택된 위치에 정렬시킬 수 있다. 예를 들어, 전동기 제어 장치(100)가 도 3에 나타난 d지점을 회전자(320)의 움직임이 가장 큰 위치로 선택한 경우, 전동기 제어 장치(100)는 d 지점에 d축 및 q축의 제2 전류를 순차적으로 인가할 수 있다. Also, the motor controller 100 may sequentially apply the second currents of the d axis and the q axis to the selected position to align the rotor 320 at the selected position. For example, when the motor control apparatus 100 selects the point d shown in FIG. 3 as the position where the movement of the rotor 320 is the largest, the motor control apparatus 100 controls the d- Current can be sequentially applied.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 정렬 과정을 설명하기 위한 도면으로, 도 4에서 보는 바와 같이 선택된 위치에 d축의 제2 전류를 인가하여 d축의 자계축을 형성한 경우, 선택된 위치에는 회전자(320)에 가까운 곳이 S극이 띄게 되므로 회전자(320)의 N극이 끌려와 회전자(320)가 정렬될 수 있다.FIG. 4 is a view for explaining the alignment process of the rotor according to the embodiment of the present invention. When a second current of d-axis is applied to a selected position as shown in FIG. 4 to form a d- The N pole of the rotor 320 is attracted and the rotor 320 can be aligned since the S pole near the rotor 320 is formed.

다음으로, 전동기 제어 장치(100)는 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단한다(S240). 여기서, 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되는 것은 전류가 인가된 위치에 형성된 고정자(340)의 자계축과 회전자(320)의 자기축이 일치하는 것을 의미한다. Next, the motor control apparatus 100 determines whether the rotor 320 is aligned at the selected position (S240). Here, the rotor 320 is aligned at a selected position, which means that the magnetic axis of the stator 340 and the magnetic axis of the rotor 320 coincide with each other.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자가 정렬된 상태를 나타낸 도면으로, 구체적으로 전동기 제어 장치(100)가 b 지점에 d축 제2 전류를 인가하여 회전자(320)를 정렬한 상태를 나타낸다. 회전자(320)의 정렬은 도 5에서와 같이 제2 전류에 의해 형성된 자계축에 정확히 일치될 수 있으나, 오차각을 형성하며 정렬될 수도 있다. 5 is a view illustrating a state where the rotor is aligned according to the embodiment of the present invention. Specifically, the motor controller 100 applies a d-axis second current to the point b to align the rotor 320 . The alignment of the rotor 320 may exactly match the magnetic axis formed by the second current as in FIG. 5, but may also be aligned to form an error angle.

예를 들어, 압축기의 경우 그 특성상 흡입(suction)과 도출(discharge)부의 압력차로 인해 정렬시 오차각이 발생하게 된다. 그러므로 전동기 제어 장치(100)는 선택된 지점을 기준으로 기 설정된 오차각 이내에 회전자(320)가 위치하는 경우, 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되었다고 판단할 수 있다.For example, in the case of a compressor, due to the characteristics thereof, an error angle in alignment occurs due to a difference in pressure between a suction portion and a discharge portion. Therefore, when the rotor 320 is positioned within a predetermined error angle with respect to the selected point, the motor control apparatus 100 can determine that the rotor 320 is aligned at the selected position.

다음으로, 전동기 제어 장치(100)는 S240단계에서 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되지 않았다고 판단된 경우, 전동기(300)의 원통(310)의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 d축, q축, -d축 및 -q축의 제3 전류를 인가하여 제3 전류가 인가된 위치에 회전자(320)를 정렬시킨다(S250). If it is determined in step S240 that the rotor 320 is not aligned at the selected position, the motor control apparatus 100 controls the d-axis, the y-axis, and the y-axis in 90-degree intervals from a predetermined position of the cylinder 310 of the electric motor 300, the rotor 320 is aligned at a position where the third current is applied by applying a third current of the q-axis, -d axis, and -q axis (S250).

이때, 제3 전류는 전동기(300)의 고정자 권선(330)에 인가되어 d축, q축, -d축 및 -q축 중 어느 하나의 자계축을 형성하게 되는 전류를 의미하고, d축의 자계축을 형성하게 되는 제3 전류를 d축의 제3 전류, q축의 자계축을 형성하게 되는 제3 전류를 q축의 제3 전류, -d축의 자계축을 형성하게 되는 제3 전류를 d축의 제3 전류, -q축의 자속축을 형성하게 되는 제3 전류를 q축의 제3 전류라 한다. Here, the third current means a current applied to the stator winding 330 of the motor 300 to form one of the d-axis, q-axis, -d axis and -q axis, and the d- A third current to form a d-axis, a third current to form a d-axis, a third current to form a d-axis, a third current to form a d-axis, Current, and the third current that forms the magnetic flux axis of the -q axis is referred to as a q-axis third current.

그리고, 제3 전류는 S230 단계의 제2 전류보다 크기가 크거나, 전동기(300)의 원통(310)의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 인가될 때마다 기 설정된 값에 따라 단계적으로 크기가 상승할 수 있다.The third current is larger in magnitude than the second current in step S230 or gradually increased in accordance with a preset value every time the voltage is applied at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder 310 of the electric motor 300 can do.

예를 들어, 전동기 제어 장치(100)는 우선 도 3의 a 지점에 제2 전류보다 전류의 크기가 큰 d축, q축, -d축 및 -q축의 제3 전류를 순차적으로 인가하여 회전자(320)를 정렬시킨다. For example, the motor control apparatus 100 sequentially applies a third current of a d-axis, a q-axis, a -d axis, and a -q axis, which are larger in magnitude of current than a second current, (320).

그리고 회전자(320)가 제3 전류를 인가한 a 지점에 정렬되지 않았다고 판단된 경우, b 지점에 제2 전류보다 전류의 크기가 큰 d축, q축, -d축 및 -q축의 제3 전류를 순차적으로 인가하여 회전자(320)를 정렬시키며, 이 또한 정렬되지 않았다고 판단된 경우 c, d 지점에 상기와 같이 제3 전류를 인가한다.If it is determined that the rotor 320 is not aligned at the a point to which the third current is applied, the third point of the d-axis, q-axis, -d axis, and -q axis, Current is sequentially applied to align the rotor 320. If it is determined that the rotor 320 is not aligned, a third current is applied at points c and d as described above.

또한, 전동기 제어 장치(100)는 도 3의 a 지점에 d축, q축, -d축 및 -q축의 제3 전류를 순차적으로 인가하여 회전자(320)를 정렬시킨 다음, 정렬되지 않은 경우 b, c, d 지점에 순차적으로 제3 전류를 인가할 수 있으며, 이때 제3 전류의 인가 지점이 a 지점에서 d 지점으로 이동할 때마다 기 설정된 값에 따라 단계적으로 전류의 크기를 상승시킬 수 있다.The motor controller 100 sequentially applies the third currents of the d-axis, the q-axis, the -d-axis, and the -q-axis to the point a of FIG. 3 to align the rotors 320, the third current can be sequentially applied to the points a, b, c, and d, and the magnitude of the current can be stepped up according to a preset value whenever the application point of the third current moves from point a to point d .

그리고, 전동기 제어 장치(100)는 회전자(320)가 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 전동기(300)를 센서리스 제어한다.The motor control device 100 performs sensorless control of the motor 300 when it is determined that the rotor 320 is aligned at the selected position.

이때, 센서리스 제어는 오픈-루프(open-loop) 단계와 클로즈-루프(close-loop) 단계를 포함할 수 있으며, 회전자(320)의 정렬 정도에 따라 오픈-루프 단계를 거치지 않고 클로즈-루프 단계로 진입할 수 있다.At this time, the sensorless control may include an open-loop step and a close-loop step. Depending on the degree of alignment of the rotor 320, the sensorless control may be performed in a closed- You can enter the loop phase.

본 발명의 실시예에 따르면, 2단계의 강제 정렬을 통하여 전동기의 회전자 초기 위치를 추정하게 되므로, 기존의 1단계 강제 정렬 방식에 비해 기동 특성이 크게 향상된다. 또한, 기존 강제 정렬 방식에 비해 적은 전력을 사용하여 회전자를 정렬할 수 있으므로 전력 효율을 향상시킬 수 있으며, 정렬 시 소음 및 진동 발생을 저감할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the initial position of the rotor of the motor is estimated through the two-step forced alignment, the starting characteristic is greatly improved as compared with the conventional one-step forced alignment method. In addition, since the rotor can be aligned using less power than the conventional forced alignment method, the power efficiency can be improved, and noise and vibration occurrence during alignment can be reduced.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 전동기 제어 장치 110 : 인가부
120 : 선택부 130 : 정렬부
140 : 판단부 150 : 제어부
200 : 인버터 300 : 전동기
310 : 원통 320 : 회전자
330 : 고정자 권선 340 : 고정자100: electric motor control device 110:
120: selection unit 130: alignment unit
140: Determination unit 150:
200: inverter 300: electric motor
310: cylinder 320: rotor
330: stator winding 340: stator

Claims (10)

전동기 제어 장치를 이용한 전동기 제어 방법에 있어서,
전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가하는 단계,
상기 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자의 움직임이 가장 큰 위치를 선택하는 단계,
상기 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 단계,
상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단하는 단계, 그리고
상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 상기 전동기를 센서리스 제어하는 단계를 포함하는 전동기 제어 방법.A motor control method using an electric motor control device,
Applying a first current to at least one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the electric motor,
Selecting a position where the movement of the rotor is greatest among the positions where the first current is applied,
Applying a second current to the selected location to align the rotor with the selected location,
Determining whether the rotor is aligned at the selected position, and
And sensorlessly controlling the electric motor when it is determined that the rotor is aligned at the selected position. 제1항에 있어서,
상기 제1 전류는,
d상 또는 q상의 제1 전류를 포함하는 전동기 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first current
and a first current in d phase or q phase. 제1항에 있어서,
상기 제2 전류는
d상 및 q상의 제2 전류를 포함하며,
상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 단계는,
상기 d상 및 q상의 제2 전류를 상기 선택된 위치에 순차적으로 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 전동기 제어 방법.The method according to claim 1,
The second current
and a second current on the d phase and the q phase,
Wherein aligning the rotor to the selected position comprises:
And sequentially applying the second currents of the d phase and q phase to the selected position to align the rotor to the selected position. 제1항에 있어서,
상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되지 않았다고 판단된 경우, 상기 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 d상, q상, -d상 및 -q상의 제3 전류를 인가하여 상기 제3 전류가 인가된 위치에 상기 회전자를 정렬시키는 단계를 더 포함하는 전동기 제어 방법.The method according to claim 1,
When the rotor is determined not to be aligned at the selected position, a third current is applied in phases d, q, d, and -q at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the motor, Further comprising the step of aligning the rotor at an applied position. 제4항에 있어서,
상기 제3 전류는,
상기 제2 전류보다 크기가 크거나,
상기 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 인가될 때마다 기 설정된 값에 따라 단계적으로 크기가 상승하는 전동기 제어 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the third current
The second current is larger than the second current,
Wherein the magnitude of the motor control signal increases stepwise according to a preset value when the motor is applied at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the motor. 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 배치된 4개의 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 제1 전류를 인가하는 인가부,
상기 제1 전류가 인가된 위치 중 회전자의 움직임이 가장 큰 위치를 선택하는 선택부,
상기 선택된 위치에 제2 전류를 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 정렬부,
상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었는지 여부를 판단하는 판단부, 그리고
상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되었다고 판단된 경우 상기 전동기를 센서리스 제어하는 제어부를 포함하는 전동기 제어 장치.An application unit for applying a first current to at least one of four positions arranged at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the electric motor,
A selector for selecting a position where the movement of the rotor is largest among the positions where the first current is applied,
An aligner for aligning the rotor to the selected position by applying a second current to the selected position,
A determination unit for determining whether the rotor is aligned at the selected position, and
And a controller for sensorlessly controlling the electric motor when it is determined that the rotor is aligned at the selected position. 제6항에 있어서,
상기 제1 전류는,
d상 또는 q상의 제1 전류를 포함하는 전동기 제어 장치.The method according to claim 6,
Wherein the first current
and a first current in d phase or q phase. 제6항에 있어서,
상기 제2 전류는
d상 및 q상의 제2 전류를 포함하며,
상기 정렬부는,
상기 d상 및 q상의 제2 전류를 상기 선택된 위치에 순차적으로 인가하여 상기 회전자를 상기 선택된 위치에 정렬시키는 전동기 제어 장치.The method according to claim 6,
The second current
and a second current on the d phase and the q phase,
The alignment unit may include:
And sequentially applying the second currents of the d phase and q phases to the selected position to align the rotor to the selected position. 제6항에 있어서,
상기 정렬부는,
상기 회전자가 상기 선택된 위치에 정렬되지 않았다고 판단된 경우, 상기 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 d상, q상, -d상 및 -q상의 제3 전류를 인가하여 상기 제3 전류가 인가된 위치에 상기 회전자를 정렬시키는 전동기 제어 장치.The method according to claim 6,
The alignment unit may include:
When the rotor is determined not to be aligned at the selected position, a third current is applied in phases d, q, d, and -q at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the motor, And aligns the rotor at a position where the rotor is applied. 제9항에 있어서,
상기 제3 전류는,
상기 제2 전류보다 크기가 크거나,
상기 전동기의 원통의 기 설정된 위치로부터 90도 간격으로 인가될 때마다 기 설정된 값에 따라 단계적으로 크기가 상승하는 전동기 제어 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the third current
The second current is larger than the second current,
Wherein the magnitude of the voltage is gradually increased in accordance with a preset value every time the voltage is applied at intervals of 90 degrees from a predetermined position of the cylinder of the electric motor.
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